Name: management of respiratory motion artefacts in 18f-fluorodeoxyglucose positron emission tomography using an amplitude-based optimal respiratory gating algorithm
Uploaded: 2020-07-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorith

Författarna vill tacka Richard Raghoo för att ge PET bilder som visas i figur 1.

Alla förfaranden som utfördes med mänskliga deltagare var i enlighet med de etiska normerna i den interna granskningsnämnden (IRB) vid Radboud university medical center och med 1964 års Helsingforsdeklaration och dess senare ändringar eller jämförbara etiska normer. ORG-algoritmen är en leverantörsspecifik produkt och finns på Siemens Biograph mCT PET/CT-skannerfamiljen och nyare PET/CT-modeller.
1. Förberedelser för patienten
<ol><li>Patient anamnes<ol>
<li>Kontrollera patiente...

<ol>
	<li>Kostakoglu, L., Agress, H., Goldsmith, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Role+of+FDG+PET+in+Evaluation+of+Cancer+Patients.">Clinical Role of FDG PET in Evaluation of Cancer Patients.</a> Radiographics. 23 (2), 315-340 (2003).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+in+the+management+of+locally+advanced+and+metastatic+NSCLC.">PET in the management of locally advanced and metastatic NSCLC.</a> Nature Reviews Clinical Oncology. 12 (7), 395-407 (2015).</li><li>Croteau, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+Metabolic+Biomarkers+for+Cancer.">PET Metabolic Biomarkers for Cancer.</a> Biomarkers in Cancer. 8, 61-69 (2016).</li><li>Vlenterie, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+Metabolic+Response+as+a+Predictor+of+Treatment+Outcome+in+Patients+With+Metastatic+Soft+Tissue+Sarcomas.">Early Metabolic Response as a Predictor of Treatment Outcome in Patients With Metastatic Soft Tissue Sarcomas.</a> Anticancer Research. 39 (3), 1309-1316 (2019).</li><li>Barrington, S. F., Meignan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+to+prepare+for+risk+adaptation+in+lymphoma+by+standardising+measurement+of+metabolic+tumour+burden.">Time to prepare for risk adaptation in lymphoma by standardising measurement of metabolic tumour burden.</a> Journal of Nuclear Medicine. 60 (8), 1096-1102 (2019).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+automatic+image+segmentation+algorithms+for+calculating+total+lesion+glycolysis+for+early+response+monitoring+in+non-small+cell+lung+cancer+patients+during+concomitant+chemoradiotherapy.">Performance of automatic image segmentation algorithms for calculating total lesion glycolysis for early response monitoring in non-small cell lung cancer patients during concomitant chemoradiotherapy.</a> Radiotherapy and Oncology. 119 (3), 473-479 (2016).</li><li>Grootjans, W., Geus-Oei, L. F., Bussink, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+adaptive+radiotherapy+in+patients+with+locally+advanced+non-small+cell+lung+cancer:+the+art+of+PET.">Image-guided adaptive radiotherapy in patients with locally advanced non-small cell lung cancer: the art of PET.</a> Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 62 (4), 369-384 (2018).</li><li>Everitt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+radiation+oesophagitis+associated+with+2-deoxy-2-[18F]fluoro-d-glucose+uptake+on+positron+emission+tomography/CT+during+chemo-radiation+therapy+in+patients+with+non-small-cell+lung+cancer.">Acute radiation oesophagitis associated with 2-deoxy-2-[18F]fluoro-d-glucose uptake on positron emission tomography/CT during chemo-radiation therapy in patients with non-small-cell lung cancer.</a> Journal of Medical Imaging and Radiation Oncology. 61 (5), 682-688 (2017).</li><li>Castillo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pre-radiotherapy+FDG+PET+predicts+radiation+pneumonitis+in+lung+cancer.">Pre-radiotherapy FDG PET predicts radiation pneumonitis in lung cancer.</a> Radiation Oncology. 74 (9), 1-10 (2014).</li><li>Lee, J. W., Seo, K. H., Kim, E. S., Lee, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+18F-fluorodeoxyglucose+uptake+of+bone+marrow+on+PET/CT+in+predicting+clinical+outcomes+in+non-small+cell+lung+cancer+patients+treated+with+chemoradiotherapy.">The role of 18F-fluorodeoxyglucose uptake of bone marrow on PET/CT in predicting clinical outcomes in non-small cell lung cancer patients treated with chemoradiotherapy.</a> European Radiology. 27 (5), 1912-1921 (2017).</li><li>Aide, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EANM/EARL+harmonization+strategies+in+PET+quantification:+from+daily+practice+to+multicentre+oncological+studies.">EANM/EARL harmonization strategies in PET quantification: from daily practice to multicentre oncological studies.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44, 17-31 (2017).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amplitude-based+optimal+respiratory+gating+in+positron+emission+tomography+in+patients+with+primary+lung+cancer.">Amplitude-based optimal respiratory gating in positron emission tomography in patients with primary lung cancer.</a> European Radiology. 24 (12), 3242-3250 (2014).</li><li>Dawood, M., B&#252;ther, F., Lang, N., Schober, O., Sch&#228;fers, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+gating+in+positron+emission+tomography:+A+quantitative+comparison+of+different+gating+schemes.">Respiratory gating in positron emission tomography: A quantitative comparison of different gating schemes.</a> Medical Physics. 34 (7), 3067 (2007).</li><li>Fayad, H., Lamare, F., Thibaut, M., Visvikis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+correction+using+anatomical+information+in+PET/CT+and+PET/MR+hybrid+imaging.">Motion correction using anatomical information in PET/CT and PET/MR hybrid imaging.</a> Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 60 (1), 12-24 (2016).</li><li>Nehmeh, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+respiratory+tracking+system+for+smart-gated+PET+acquisition.">A novel respiratory tracking system for smart-gated PET acquisition.</a> Medical Physics. 38 (1), 531-558 (2011).</li><li>Boucher, L., Rodrigue, S., Lecomte, R., B&#233;nard, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+Gating+for+3-Dimensional+PET+of+the+Thorax:+Feasibility+and+Initial+Results.">Respiratory Gating for 3-Dimensional PET of the Thorax: Feasibility and Initial Results.</a> Journal of Nuclear Medicine. 45 (2), 214-229 (2004).</li><li>Kokki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+relation+between+spirometric+volume+and+the+motion+of+cardiac+structures:+MRI+and+clinical+PET+study.">Linear relation between spirometric volume and the motion of cardiac structures: MRI and clinical PET study.</a> Journal of Nuclear Cardiology. 23 (3), 475-485 (2016).</li><li>van Elmpt, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+gating+compared+to+3D+and+4D+PET+reconstruction+for+characterization+of+lung+tumours.">Optimal gating compared to 3D and 4D PET reconstruction for characterization of lung tumours.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 38 (5), 843-855 (2011).</li><li>Tsutsui, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+amplitude-based+respiratory+gating+for+PET/CT+in+irregular+respirations.">Accuracy of amplitude-based respiratory gating for PET/CT in irregular respirations.</a> Annals of Nuclear Medicine. 28 (8), 770-779 (2014).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+respiratory+gated+positron+emission+tomography+on+clinical+staging+and+management+of+patients+with+lung+cancer.">The impact of respiratory gated positron emission tomography on clinical staging and management of patients with lung cancer.</a> Lung Cancer. 90 (2), 217-223 (2015).</li><li>Van Der Gucht, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+a+new+respiratory+amplitude-based+gating+technique+in+evaluation+of+upper+abdominal+PET+lesions.">Impact of a new respiratory amplitude-based gating technique in evaluation of upper abdominal PET lesions.</a> European Journal of Radiology. 83 (3), 509-515 (2014).</li><li>Wijsman, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+the+use+of+optimally+respiratory+gated+18F-FDG-PET+in+target+volume+delineation+and+its+influence+on+radiation+doses+to+the+organs+at+risk+in+non-small-cell+lung+cancer+patients.">Evaluating the use of optimally respiratory gated 18F-FDG-PET in target volume delineation and its influence on radiation doses to the organs at risk in non-small-cell lung cancer patients.</a> Nuclear Medicine Communications. 37 (1), 66-73 (2016).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Impact+of+Optimal+Respiratory+Gating+and+Image+Noise+on+Evaluation+of+Intratumor+Heterogeneity+on+18F-FDG+PET+Imaging+of+Lung+Cancer.">The Impact of Optimal Respiratory Gating and Image Noise on Evaluation of Intratumor Heterogeneity on 18F-FDG PET Imaging of Lung Cancer.</a> Journal of Nuclear Medicine. 57 (11), 1692-1698 (2016).</li><li>Smeets, E. M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+respiratory-gated+[18F]FDG+PET/CT+significantly+impacts+the+quantification+of+metabolic+parameters+and+their+correlation+with+overall+survival+in+patients+with+pancreatic+ductal+adenocarcinoma.">Optimal respiratory-gated [18F]FDG PET/CT significantly impacts the quantification of metabolic parameters and their correlation with overall survival in patients with pancreatic ductal adenocarcinoma.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Research. 9 (1), 1-10 (2019).</li><li>B&#252;ther, F., Vehren, T., Sch&#228;fers, K. P., Sch&#228;fers, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+Data-driven+Respiratory+Gating+in+Clinical+PET.">Impact of Data-driven Respiratory Gating in Clinical PET.</a> Radiology. 281 (1), 229-238 (2016).</li><li>Feng, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Gating:+An+Adaptive+Center-of-Mass+Approach+for+Respiratory+Gating+in+PET.">Self-Gating: An Adaptive Center-of-Mass Approach for Respiratory Gating in PET.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (5), 1140-1148 (2018).</li><li>Schleyer, P. J., O'Doherty, M. J., Marsden, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extenstion+of+a+data-driven+gating+technique+to+3D,+whole+body+PET+studies.">Extenstion of a data-driven gating technique to 3D, whole body PET studies.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 56 (13), 3953-3965 (2011).</li><li>Lamare, F., Fayad, H., Fernandez, P., Visvikis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+respiratory+motion+correction+for+PET/CT+imaging:+Application+to+lung+cancer.">Local respiratory motion correction for PET/CT imaging: Application to lung cancer.</a> Medical Physics. 42 (10), 5903-5912 (2015).</li><li>Lamare, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=List-mode-based+reconstruction+for+respiratory+motion+correction+in+PET+using+non-rigid+body+transformations.">List-mode-based reconstruction for respiratory motion correction in PET using non-rigid body transformations.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 52 (17), 5187-5204 (2007).</li><li>Manber, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Impact+of+Respiratory+Motion+Correction+in+Simultaneous+PET/MR,+Using+a+Joint+PET/MR+Predictive+Motion+Model.">Clinical Impact of Respiratory Motion Correction in Simultaneous PET/MR, Using a Joint PET/MR Predictive Motion Model.</a> Journal of Nuclear Medicine. 59 (9), 1467-1473 (2018).</li><li>Rank, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+motion+compensation+for+simultaneous+PET/MR+based+on+highly+undersampled+MR+data.">Respiratory motion compensation for simultaneous PET/MR based on highly undersampled MR data.</a> Medical Physics. 43 (12), 6234-6245 (2016).</li><li>K&#252;stner, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR-based+respiratory+and+cardiac+motion+correction+for+PET+imaging.">MR-based respiratory and cardiac motion correction for PET imaging.</a> Medical Image Analysis. 42, 129-144 (2017).</li><li>Fayad, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+a+generalized+reconstruction+by+inversion+of+coupled+systems+(GRICS)+approach+for+generic+respiratory+motion+correction+in+PET/MR+imaging.">The use of a generalized reconstruction by inversion of coupled systems (GRICS) approach for generic respiratory motion correction in PET/MR imaging.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 60 (6), 2529-2546 (2015).</li><li>van der Vos, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+Spatial+Alignment+in+PET/CT+Using+Amplitude-Based+Respiration-Gated+PET+and+Respiration-Triggered+CT.">Improving the Spatial Alignment in PET/CT Using Amplitude-Based Respiration-Gated PET and Respiration-Triggered CT.</a> Journal of Nuclear Medicine. 56 (12), 1817-1822 (2015).</li><li>van der Vos, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+a+Free-Breathing+CT+and+an+Expiratory+Breath-Hold+CT+with+Regard+to+Spatial+Alignment+of+Amplitude-Based+Respiratory-Gated+PET+and+CT+Images.">Comparison of a Free-Breathing CT and an Expiratory Breath-Hold CT with Regard to Spatial Alignment of Amplitude-Based Respiratory-Gated PET and CT Images.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (4), 269-273 (2014).</li><li>van der Vos, C. S., Meeuwis, A. P. W., Grootjans, W., de Geus-Oei, L. F., Visser, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+spatial+alignment+in+PET/CT+using+amplitude-based+respiratory-gated+PET+and+patient-specific+breathing-instructed+CT.">Improving the spatial alignment in PET/CT using amplitude-based respiratory-gated PET and patient-specific breathing-instructed CT.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 47 (2), 154-159 (2018).</li><li>Houdu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+harmonization+is+needed+when+using+FDG+PET/CT+as+a+prognosticator:+demonstration+with+EARL-compliant+SUV+as+an+independent+prognostic+factor+in+lung+cancer.">Why harmonization is needed when using FDG PET/CT as a prognosticator: demonstration with EARL-compliant SUV as an independent prognostic factor in lung cancer.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (2), 421-428 (2019).</li><li>Kaalep, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EANM/EARL+FDG-PET/CT+accreditation+-+summary+results+from+the+first+200+accredited+imaging+systems.">EANM/EARL FDG-PET/CT accreditation - summary results from the first 200 accredited imaging systems.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 45 (3), 412-422 (2018).</li></ol>

Inom den nukleära medicinen samfundet, de försämrade effekterna av respiratoriska rörelse artefakter i PET-imaging har varit väl erkända under en lång tid. Det har visat sig i många studier att den suddiga effekten av respiratoriska rörelseartefakter kan avsevärt påverka bildkvantifiering och lesionsdetekterbarhet. Även om flera respiratoriska gating metoder har utvecklats, är andningsorganen gating närvarande inte används i stor utsträckning i klinisk praxis. Detta beror särskilt på en resulterande var...

Positron Emissions Tomography (PET) i kombination med röntgendatortomografi (CT) är ett allmänt vedertagen bildhanteringsverktyg i klinisk praxis för korrekt diagnos och klinisk iscensättning av en rad olika sjukdomar1. Fördelen med PET-avbildning är förmågan att visualisera och kvantifiera en myriad av biologiska processer in vivo med hög känslighet och noggrannhet2. Detta uppnås genom intravenöst administrera en radioaktivt märkt förening, även känd som en radiotracer, till patienten. Beroende på radiotracer som används, vävnadsegenskaper såsom glukosmetabolism, cellulär spridning, grad av hypoxi, aminosyra transport, och uttryck av proteiner och receptorer, kan visualiseras och kvantifieras2.
Även om flera radiotracers har utvecklats, valideras, och används i klinisk praxis, är den radioaktiva glukos analoga 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) den mest använda radiotracer i klinisk praxis. Med tanke på att FDG huvudsakligen ackumuleras i celler med en förhöjd glykolytisk hastighet (dvs. celler med förhöjt glukosupptag och omvandling till pyruvat för energiproduktion), är det möjligt att diskriminera vävnader med olika metaboliska tillstånd. I likhet med glukos, det första steget i FDG upptag är transport från extra-cellulära utrymmet över plasmamembranet till intra-cellulära utrymmet, som underlättas av glukos transportörer (GLUT)3. När FDG är i intra-cellulära utrymmet, fosforylering av hexokinaser kommer att resultera i generering av FDG-6-fosfat. I motsats till glukos-6-fosfat kan dock FDG-6-fosfat inte komma in i Krebs-cykeln för ytterligare aerob dissimilation på grund av frånvaron av en hydroxyl (OH) grupp vid den andra (2') kolpositionen. Med tanke på att den omvända reaktionen, defosforylering av FDG-6-fosfat tillbaka till FDG, förekommer knappast i de flesta vävnader, fdg-6-fosfat är fångade intracellularly3. Därför är graden av FDG-upptag beroende av uttrycket av gluten (i synnerhet GLUT1 och GLUT3) på plasmamembranet, och den intracellulära enzymatiska aktiviteten hos hexokinaser. Begreppet detta kontinuerliga upptag och fångst av FDG kallas metabolisk svällning. Det faktum att FDG företrädesvis ackumuleras i vävnader med en förhöjd metabolisk aktivitet visas i figur 1a, som visar den fysiologiska fördelningen av FDG hos en patient. Denna FDG-PET bild visar högre upptag i hjärta, hjärna och lever vävnader, som är kända för att vara metaboliskt aktiva organ under normala förhållanden.
Den höga känsligheten för att upptäcka skillnader i vävnadernas metaboliska tillstånd gör FDG till en utmärkt radiotracer för att diskriminera normala från sjuka vävnader, med tanke på att en förändrad metabolism är ett viktigt kännetecken för många sjukdomar. Detta är lätt skildras i figur 1b, som visar en FDG-PET bild av en patient med steg IV icke-småcellig lungcancer (NSCLC). det är ökat upptag i den primära tumören samt i ögonbevarande skador. Förutom visualisering spelar kvantifiering av radiotracer upptag en viktig roll i klinisk hantering av patienter. Kvantitativa index som härrör från PET-bilder som återspeglar graden av radiotracer upptagning, såsom det standardiserade upptagningsvärdet (SUV), metaboliska volymer och total lesion glykolys (TLG), kan användas för att ge viktig prognostisk information och mäta behandlingssvar för olika patientgrupper4,5,6. I detta avseende är FDG-PET imaging alltmer används för att personifiera strålbehandling och systemisk behandling i onkologi patienter7. Vidare har användningen av FDG-PET för övervakning av akut behandling inducerad toxicitet, såsom strålning inducerad esofagit8, pneumonitis9 och systemiska inflammatoriskasvar 10, beskrivits och ger viktig information för att göra bild-guidad behandling beslut.
Med tanke på den viktiga roll som PET för klinisk hantering av patienter, bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet är viktigt för lämpligt vägledande behandling beslut baserat på PET-bilder. Det finns dock många tekniska faktorer som kan äventyra kvantitativ noggrannhet av PET-bilder11. En viktig faktor som kan påverka bildkvantifieringen i PET väsentligt är relaterad till de längre förvärvstiderna för PET jämfört med andra radiologiska bildhanteringsmodaliteter, typiskt flera minuter per bäddposition. Som en konsekvens av detta instrueras patienter vanligtvis att andas fritt under PET-bildbehandling. Resultatet är att PET-bilder lider av andningsinducerad rörelse, vilket kan leda till betydande oskärpa av organ som ligger i bröstkorgen och övre delen av buken. Denna andningsinducerad rörelse oskärpa kan avsevärt försämra tillräcklig visualisering och kvantitativ noggrannhet av radiotracer upptag, som kan påverka klinisk hantering av patienter när du använder PET-bilder för diagnos och mellanlagring, målvolym definition för strålningsbehandling planering tillämpningar, och övervakning av terapi svar12.
Flera andningsorganen metoder har utvecklats i ett försök att korrigera PET-bilder för respiratoriska rörelse artefakter13. Dessa metoder kan kategoriseras i prospektiva, retrospektiva och datadrivna gating-strategier. Prospektiv och retrospektiv andningsgrektionsteknik förlitar sig vanligtvis på förvärvet av en respiratorisk surrogatsignal under PET-bildbehandling14. Dessa respiratoriska surrogatsignaler används för att spåra och övervaka patientens andningscykel. Exempel på respiratoriska spårningsanordningar är detektion av bröstet väggutflykt med hjälp avtrycksensorer 12 eller optiska spårningssystem (t.ex., videokameror)15, termoelement för att mäta temperaturen på andades luft16, och spirometers för att mäta luftflöde och därigenom indirekt uppskatta volymförändringar i patientens lungor17.
Respiratorisk gating är därefter typisk fulländat vid fortlöpande och samtidigt inspelning som en surrogat signalerar (designerat S(t)), med PET-datan under avbildar förvärvet. Med hjälp av den surrogatsignal som förvärvats kan PET-data som motsvarar en viss andningsfas eller amplitudintervall (amplitudbaserad gating)väljas 12,13,18. Fasbaserad gating utförs genom att varje andningscykel delas upp i ett fast antal grindar, som avbildas i figur 2a. Respiratorisk gating utförs sedan genom att välja data som förvärvats vid en viss fas under patientens andningscykeln som ska användas för bildrekonstruktion. På samma sätt förlitar sig amplitudbaserad gating på att definiera ett amplitudområde av andningssignalen, som visas i figur 2b. När värdet på andningssignalen faller inom det inställda amplitudområdet kommer motsvarande PET-listmodedata att användas för bildrekonstruktion. För retrospektiva gating-tillvägagångssätt samlas alla data in och åter binning av PET-data utförs efter bildförvärv. Även blivande respiratoriska gating metoder använder samma begrepp som retrospektiva gating tillvägagångssätt för re-binning av PET-data, dessa metoder är beroende av att samla in data prospektivt under bild förvärv. När en tillräcklig mängd PET-data samlas in kommer bildanskaffning att slutföras. Svårigheten med sådana prospektiva och retrospektiva gating metoder är att upprätthålla acceptabel bildkvalitet utan att avsevärt förlänga bild förvärvstider när oregelbunden andninginträffar 13. I detta avseende är fasbaserade metoder för andningsutföring särskilt känsliga för oregelbundnaandningsmönster 13,19, där betydande mängder PET-data kan kasseras på grund av att olämpliga triggers avvisas, vilket leder till avsevärd minskning av bildkvaliteten eller oacceptabel förlängd bildanskaffningstid. Dessutom, när olämpliga triggers accepteras, kan prestandan hos andningsgreringsalgoritmen och därigenom effektiviteten av rörelseavvisning från PET-bilderna minskas på grund av att andningsgrindar definieras vid olika faser av andningscykeln, såsom den avbildas i figur 2a. Det har faktiskt rapporterats att amplitudbaserad andningsgreing är stabilare än fasbaserade tillvägagångssätt vid oegentligheter i andningssignalen13. Även amplitud-baserade respiratoriska gating algoritmer är mer robust i närvaro av oregelbundna andningsfrekvenser, dessa algoritmer är mer känsliga för baslinjen drivande av luftvägarna signalen. Drifting av baslinjen signalen kan uppstå på grund av talrika skäl när patientens muskelspänning (dvs, övergång av en patient i en mer avslappnad tillstånd under bild förvärv) eller andningsmönster förändringar. För att förhindra sådan baslinjedrift av signalen bör man se till att säkert fästa spårningssensorer på patienten och utföra regelbunden övervakning av andningssignalen.
Även om dessa problem är kända, traditionella respiratoriska gating algoritmer endast tillåta begränsad kontroll över bildkvalitet och kräver vanligtvis betydande förlängning av bild förvärvstid eller ökade mängder radiotracer som skall administreras till patienten. Dessa faktorer resulterade i begränsad antagande av sådana protokoll i klinisk rutin. För att kringgå dessa problem relaterade till den varierande kvaliteten på de respiratoriska gated-bilderna , har en specifik typ av amplitudbaserad gating-algoritm, även kallad optimal respiratorisk gating (ORG) föreslagits18. Andningsskydd gating med ORG tillåter användaren att ange bildkvaliteten på de respiratoriska gated bilder genom att tillhandahålla en tull cykel som ingång till algoritmen. Tullcykeln definieras som en procentandel av de förvärvade PET-list-mode-data som används för bildrekonstruktion. I motsats till många andra andningsorganen gating algoritmer, detta begrepp tillåter användaren att direkt bestämma bildkvaliteten av de rekonstruerade PET-bilder. Baserat på den tjänstgöringscykel som anges beräknas ett optimalt amplitudintervall, som tar hänsyn till hela respiratoriska surrogatsignalens specifika egenskaper18. Det optimala amplitudintervallet för en specifik tullcykel kommer att beräknas genom att man börjar med ett urval av olika värden för den nedre amplitudgränsen, angiven (L), av andningssignalen. För varje vald nedre gräns justeras den övre amplitudgränsen, betecknad (U), på ett sådant sätt att summan av de valda PET-data, definierad som data som förvärvats när andningssignalen faller inom amplitudens intervall (L<S(t)<U), är lika med den angivna tullcykeln. Till exempel, för en tullcykel på 50% och sex minuter av förvärvade PET listmode data, amplituden sortimentet är anpassad för att inkludera tre minuter (50%) av PET-data. Det optimala amplitudområdet (W) definieras som det minsta amplitudintervall som används för andningsutgrävande som fortfarande innehåller den erforderliga mängden PET-data (dvs. ArgMax([U-L])), som avbildas i figur 2c12. Genom att ange tjänstgöringscykel gör användaren således en avvägning mellan mängden buller och graden av reströrelse som är bosatt i ORG PET-bilderna. Sänka tullcykeln kommer att öka mängden buller, men detta kommer också att minska mängden kvarvarande rörelse i PET-bilder (och vice versa). Även om begreppen och effekterna av ORG har beskrivits i tidigare rapporter, är syftet med detta manuskript att ge kliniker med detaljer om de specifika protokollen när du använder ORG i klinisk praxis. Därför beskrivs användningen av ORG i ett kliniskt bildbehandlingsprotokoll. Flera praktiska aspekter, inklusive patientförberedelser, bildanskaffning och återuppbyggnadsprotokoll kommer att tillhandahållas. Vidare kommer manuskriptet att omfatta användargränssnittet för PROGRAMVARAN ORG och specifika val som kan göras vid utförande av andningsgreing under PET-avbildning. Slutligen diskuteras effekten av ORG på lesion detectability och bildkvantifiering, som visas i tidigare studier.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sensor Port, sensor, black box, wave deck, elastic band, load cell sensor (complete set)</td>
			<td>anzai medical co.</td>
			<td>respiratory gating system AZ-733V</td>
			<td>http://www.anzai-med.co.jp/en/product/item/az733v</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

management of respiratory motion artefacts in 18f-fluorodeoxyglucose positron emission tomography using an amplitude-based optimal respiratory gating algorithm

Positron emissions tomografi (PET) i kombination med röntgen datortomografi (CT) är en viktig molekylär bildframställning plattform som krävs för korrekt diagnos och kliniska iscensättning av en mängd olika sjukdomar. Fördelen med PET-avbildning är möjligheten att visualisera och kvantifiera en myriad av biologiska processer in vivo med hög känslighet och noggrannhet. Det finns dock flera faktorer som avgör bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet av PET-bilder. En av de främsta faktorerna som påverkar bildkvaliteten i PET-avbildning av bröstkorgen och övre delen av buken är andningsrörelse, vilket resulterar i respiration-inducerad rörelsestommning av anatomiska strukturer. Korrigering av dessa artefakter krävs för att ge optimal bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet av PET-bilder.
Flera andningsvägarna gating tekniker har utvecklats, vanligtvis förlitar sig på förvärv av en respiratorisk signal samtidigt med PET-data. Baserat på den andningssignal som förvärvats väljs PET-data för rekonstruktion av en rörelsefri bild. Även om dessa metoder har visat sig effektivt ta bort respiratoriska rörelse artefakter från PET-bilder, är prestanda beroende av kvaliteten på den respiratoriska signalen förvärvas. I denna studie diskuteras användningen av en amplitud-baserad optimal respiratorisk gating (ORG) algoritm. I motsats till många andra andningsorganen gating algoritmer, tillåter ORG användaren att ha kontroll över bildkvaliteten kontra mängden avvisade rörelse i rekonstruerade PET-bilder. Detta uppnås genom att beräkna ett optimalt amplitudintervall baserat på den förvärvade surrogatsignalen och en användarspecificerad tullcykel (procentandelen PET-data som används för bildrekonstruktion). Det optimala amplitudområdet definieras som det minsta amplitudintervall som fortfarande innehåller den mängd PET-data som krävs för bildrekonstruktion. det visades att ORG resulterar i effektiv borttagning av andning-inducerad bild oskärpa i PET imaging av bröstkorgen och övre buken, vilket resulterar i förbättrad bildkvalitet och kvantitativa noggrannhet.

Användningen av ORG i PET resulterar i en övergripande minskning av respiratorisk-inducerad oskärpa av bilderna. Till exempel, i en klinisk utvärdering av patienter med icke-småcellig lungcancer (NSCLC), ledde ORG i detektering av fler pulmonell lesioner och hilar/mediastinal lymfkörtlar20. Detta är lätt påvisas i figur 8 och figur 9, visar icke-gated och ORG PET bilder av patienter med NSCLC.
I synner...

Watch this Scientific Journal Video about Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorith

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Amplitud-baserade optimala respiratory gating (ORG) tar effektivt bort respiratory-inducerad rörelse oskärpa från kliniska 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emissions tomografi (PET) bilder. Korrigering av FDG-PET-bilder för dessa respiratoriska rörelseföremål förbättrar bildkvaliteten, diagnostiken och den kvantitativa noggrannheten. Avlägsnande av respiratoriska rörelse artefakter är viktigt för adekvat klinisk hantering av patienter som använder PET.

Hantering av Respiratory Motion artefakter i 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emissions Tomografi med hjälp av en Amplitud-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Positron emission tomography (PET) combined with X-ray computed tomography (CT) is an important molecular imaging platform that is required for accurate ...

De försämrade effekterna av respiratorisk rörelse artefakter i PET/CT imaging har länge varit väl erkända. Optimal respiratorisk gating är en metod som används för att korrigera PET / CT-bilder för dessa rörelse artefakter. Att upprätthålla en tillräcklig bildkvalitet är problematiskt för de flesta andningsgivande algoritmer.Den optimala andningsgivande algoritmen gör att användaren kan bibehålla och definiera en tillräcklig bildkvalitet. Respiratoriska rörelse artefakter kan avsevärt påverka bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet. Därför är borttagning av dessa artefakter från PET-bilder viktigt att förbättra diagnostiska noggrannhet och förmågan att övervaka behandling svar.Visar förfarandet kommer att Jurrian, en senior teknolog vid institutionen för radiologi och nukleärmedicin. Före administrering av radiotracer. Det är viktigt att mäta patientens blodglukos.Efter att ha förklarat beredningen och bildframställning förfaranden för patienten, infoga en perifer venous kanyl, i en av de antecubital venerna hos patienten och bifoga en tre-vägs stopcock system med en lock lure till en 20-milliliter spruta saltlösning. De-aerate stopcock med saltlösning och fäst stopcock till venös kanyl. Kontrollera kanylens patency med 10 milliliter saltlösning, och fäst sprutan med radiotracern på trevägsstopptornet.Vrid sedan ventilerna på trevägsstopptornet så att vätskans riktning kommer att flöda från sprutan som innehåller radiotracern till den perifera venösa kanylen. Sprutan har placerats i en speciell volfram skärmad behållare. För att administrera radiotracern, tryck långsamt ned behållarens sprutkolv.När alla spårämne har levererats. Vrid på parstötens ventiler så att sprutan som innehåller saltlösningen är ansluten till radiotracersprutan, och spola sprutan för att fånga upp eventuell kvarvarande radiotracer i sprutan i koksaltlösningen. Vrid sedan ventilerna på stopcock, och leverera saltlösning spola som innehåller kvarvarande radiotracer till patienten.Efter att den sista tvätten av radiotracer hade administrerats, ta bort sprutan radiotracer. Och leverera 0,5 milligram per kilo furosemide genom venösa kanylen. Efter furosemiden har levererats, låt patienten vila i ett bekvämt läge i 50 minuter innan du ber patienten att ogiltigförklara sin blåsa.Vid 55 minuter, eskortera patienten till skannern, och har patienten ligga i ryggläge med armarna upp på skannersängen. Använd lämpligt armstöd för att göra patienten så bekväm som möjligt. Och observera patientens andningsmönster.Säkra luftvägarna bältet runt patientens bröstkorg eller övre buken med sensorn placeras så att bukväggen utflykt kan identifieras efter visuell inspektion. Använd sedan systemet för stängning av krok och slinga för att säkra bältet runt patienten, och kontrollera skannerdisplayen för att bekräfta att andningssignalen förblir inom gränserna för minsta och högsta räckvidd. Vid 60 minuter efter registrering av patienten, välj hela kroppen protokollet på skannern och klicka på den optimala gated förvärv protokollet.Flytta skannertabellen till rätt position för anskaffning av topogrammet. För att initiera förvärvet av topogrammet trycker du på skannerns starttangent på rutan för skannerkontroll och klickar på vänster musknapp på topogrammet för att ställa in skanningsområdet. Sedan förvärva en låg dos datortomografi av patienten.Därefter ställer du in ATT PET-sängläget ska korrigeras för andningsrörelse, och ställ in bildinspelningstiden för bäddpositionerna. När anskaffningsparametrarna har angetts trycker du på och håller ned flytttangenten tills skannerbädden har flyttats tillbaka till utgångsläget, och tryck på Start igen för att initiera PET-skanningen. Under förvärvet, regelbundet kontrollera patienten och kvaliteten på andningssignalen.I slutet av skanningen, bekräfta att luftvägarna signalen har förvärvats, och initiera sökningen återuppbyggnaden. Användning av optimal gating i PET-bilder resulterar i en övergripande minskning av respiratorisk-inducerad oskärpa av bilderna. Till exempel, i en klinisk utvärdering av patienter med icke-småcellig lungcancer, optimal gating resulterade i detektering av fler pulmonell lesioner, och hilar och mediastinal lymfkörtlar.Dessa skillnader kan ha en viktig inverkan på patienthantering, särskilt hos icke-småcelliga lungcancerpatienter med tidiga sjukdomsstadium. En viktig fördel med den optimala andnings-gating algoritmen är att bildkvaliteten kan bestämmas av användaren. I denna figur kan två olika optimalt gated PET och icke-gated PET-bilder med olika statistisk kvalitet observeras.Medan den statistiska kvaliteten på den optimalt gated PET bild rekonstrueras med en tullcykel på 35%och den icke gated motsvarande bilden hålls konstant. Avvägningen mellan bildbrus och mängden rörelseavvisning från husdjursbilderna bestäms av tullcykeln. Även om bildkvaliteten bibehålls vid användning av den optimala andningsorganen gating algoritm, är lämplig positionering av bältet före skanning viktigt för att förvärva en hög kvalitet respiratorisk signal.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Determining the Optimal Inhibitory Frequency for Cancerous Cells Using Tumor Treating Fields (TTFields)

Determining the Optimal Inhibitory Frequency for Cancerous Cells Using Tumor Treating Fields TTFields

Bestämning av Optimal Inhiberande Frekvens för cancerceller Använda Tumör Behandla Fields (TTFields)

Tumor Treating Fields (TTFields) are an effective treatment modality delivered via the continuous, noninvasive application of low-intensity (1-3 V/cm), ...

Multimodal Bioluminescent and Positronic-emission Tomography/Computational Tomography Imaging of Multiple Myeloma Bone Marrow Xenografts in NOG Mice

Multimodala självlysande och Positronic-emission Tomography/Computational tomografisk avbildning av multipelt myelom benmärgen xenograft i NOG möss

Multiple myeloma (MM) tumors engraft in the bone marrow (BM) and their survival and progression are dependent upon complex molecular and cellular ...

Establishment and Characterization of Three Afatinib-resistant Lung Adenocarcinoma PC-9 Cell Lines Developed with Increasing Doses of Afatinib

Etablering och karakterisering av tre afatinib-resistenta lung adenocarcinom PC-9 cellinjer som utvecklats med ökande doser av afatinib

Acquired resistance to molecular target inhibitors is a severe problem in cancer therapy. Lung cancer remains the leading cause of cancer-related death in ...

Spatial and Temporal Control of Murine Melanoma Initiation from Mutant Melanocyte Stem Cells

Rumslig och temporal kontroll av murina melanom initiering från Mutant melanocyte stamceller

Cutaneous melanoma is well known as the most aggressive skin cancer. Although the risk factors and major genetic alterations continue to be documented ...

Semi-automatic PD-L1 Characterization and Enumeration of Circulating Tumor Cells from Non-small Cell Lung Cancer Patients by Immunofluorescence

Semi-automatisk PD-L1 karakterisering och uppräkning av cirkulerande tumörceller från icke-småcellig Lung cancer patienter genom Immunofluorescensering

Circulating tumor cells (CTCs) derived from the primary tumor are shed into the bloodstream or lymphatic system. These rare cells (1&#8722;10 cells per mL ...

Quantifying the Brain Metastatic Tumor Micro-Environment using an Organ-On-A Chip 3D Model, Machine Learning, and Confocal Tomography

Kvantifiera hjärnan metastaserande tumör mikromiljö med hjälp av en organ-on-A Chip 3D-modell, machine learning, och confocal tomografi

Brain metastases are the most lethal cancer lesions; 10-30% of all cancers metastasize to the brain, with a median survival of only ~5-20 months, ...

Dynamic Imaging of Chimeric Antigen Receptor T Cells with [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

Dynamic Imaging of Chimeric Antigen Receptor T Cells with [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

Dynamisk avbildning av chimeriska antigenreceptor T-celler med [18F]Tetrafluorborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

T cells genetically engineered to express chimeric antigen receptors (CAR) have shown unprecedented results in pivotal clinical trials for patients with B ...

Preparation of Human Tissues Embedded in Optimal Cutting Temperature Compound for Mass Spectrometry Analysis

Beredning av mänskliga vävnader inbäddade i optimal skärtemperaturförening för masspektrometrianalys

Sphingolipids are cellular components that have well-established roles in human metabolism and disease. Mass spectrometry can be used to determine whether ...

Positron Emission Tomography-based Dose Painting Radiation Therapy in a Glioblastoma Rat Model using the Small Animal Radiation Research Platform

Positron Emission Tomography-baserad dosmålning strålbehandling i en Glioblastoma Rat Modell med hjälp av Small Animal Radiation Research Platform

A rat glioblastoma model to mimic chemo-radiation treatment of human glioblastoma in the clinic was previously established. Similar to the clinical ...